Перед электрогенерирующими компаниями всего мира стоят вызовы растущего спроса на надежные поставки электроэнергии, а также постоянно уменьшающейся толерантности к прерываниям поставок. От них требуется достигать все более сложных целей, одновременно, уменьшая при этом издержки. Разумеется, эти цели могут быть достигнуты только повышением эффективности генерирования и распределения электроэнергии, что может быть достигнуто с помощью средств автоматизации. Кроме того, использование средств автоматизации распределения электроэнергии позволит легко интегрировать новые источники, особенно возобновляемые, такие как солнце, ветер и т.д. в будущем.

Автоматизация сетей распределения электроэнергии с помощью внедрения SCADA-систем является одним из самых эффективных способов повышения надежности и эффективности, а также снижения расходов.

 

Как работают SCADA-системы 

SCADA-система для автоматизации распределения электроэнергии, это, как правило, ПО, работающее на типичном ПК. По системе распределения электроэнергии собираются данные, поступающие, в основном, с подстанций. В зависимости от размера и сложности, на подстанции будет различное количество контроллеров и операторских интерфейсов. В типичной конфигурации, контроль и мониторинг подстанции в режиме реального времени осуществляется ПЛК и специализированными устройствами, такими как выключатели и т.д. Затем данные из ПЛК и устройств передаются в узел SCADA, который находится на подстанции.

Связь между ПК над подстанциями и ПК на центральной станции, как правило, осуществляется  по протоколу Ethernet, с помощью Интернет или Интранет-сети.  Помимо сбора данных, SCADA-системы позволяют посылать команды из центрального зала управления или точек мониторинга на подстанции. При необходимости, так может быть обеспечено полное удаленное управление.

 

Увеличиваем доступность систем, уменьшаем затраты

В большинстве случаев стандартные задачи на предприятиях по распределению электроэнергии решаются вручную, в то время как их легко можно автоматизировать с помощью SCADA-систем, обеспечив более высокую надежность и эффективность. Современные SCADA-системы обладают встроенной отказоустойчивостью и резервированием, обеспечивают простой сбор данных, а также существенно повышают возможности по управлению системой. Тревожные сообщения информируют о проблемах, а SCADA-система позволяет осуществить их анализ и внести необходимые изменения, предотвратив отключение подачи электроэнергии.

В случае если отключение вызвано стихийным бедствием, SCADA-система позволит быстро определить проблемный участок, не дожидаясь звонков потребителей. Также она позволит значительно ускорить восстановление подачи электроэнергии. Выключатели и устройства автоматического повторного включения, подключенные к SCADA-системе, позволят быстро направить электроэнергию в незатронутые области, без необходимости для техника сначала искать, потом посещать место отказа, обследовать его, зачастую действуя методом проб и ошибок.

 

Повышение операционной эффективности необходимо

Современные SCADA-системы предоставляют операторам мощные инструменты для мониторинга работы системы электрораспределения в режиме реального времени. Данные группируются и систематизируются для максимального облегчения анализа. В архивах системы хранятся данные о прошедших событиях, что позволяет проводить необходимые сравнения. Например, можно определить наличие избыточной мощности, и перенаправить электроэнергию из зон, близких к перегрузке.  Анализ тенденций и исторических данных позволяет поддерживать все параметры в заданных пределах. А это становится все более сложным, так как электроэнергия теперь может поступать в системы распределения из многочисленных источников, с небольшой мощностью, и принадлежащих конечным пользователям. Генерируемая этими источниками электроэнергия, как правило, направляется на удовлетворение потребностей локальных пользователей, а излишек направляется в общую электрораспределительную сеть. И владельцам этих источников электроэнергии – маховиковых аккумуляторов, газовых турбин, дизельных электростанций, солнечных электростанций на крыше дома и т.д. и т.п. – за эту электроэнергию, в идеале, платят.

Эти распределенные энергетические ресурсы (Distributed Energy Resource) могут создавать настоящий хаос в работе электрораспределительных сетей из-за непостоянного характера поставок электроэнергии и ее качества. Автоматизация мониторинга распределенных энергетических ресурсов, и осуществление его в режиме реального времени с помощью SCADA-систем, позволяет операторам вносить необходимые изменения на основе правильной информации, определять тенденции и решать проблемы еще до их появления.

 

Внедрять или не внедрять?

Хотя современные SCADA-системы обеспечивают многочисленные преимущества, в том числе, экономические, их внедрение – не самое дешевое мероприятие. Потребуется сбор данных на уровне подстанций и распределенных энергетических ресурсов, для направления в SCADA-систему. Это обычно реализуется соединением всех источников данных с локальным ПЛК. Это может потребовать замены всех автономных измерительных устройств новыми, с коммуникационными возможностями, и, обязательно, совместимыми с ПЛК. К примеру, если устройство мониторинга имеет порт Modbus, а у ПЛК его нет – понадобится приобрести какой-нибудь преобразователь, настроить его, затем установить. Однако некоторые SCADA-пакеты поддерживают протоколы DNP3 и IEC-60870-5-104, и это отменяет необходимость в аппаратных средствах, так как функцию преобразования протокола выполнит ПО.

На крупных подстанциях может потребоваться перевести все цифровые протоколы в Ethernet, приобрести и установить Ethernet-коммутаторы и маршрутизаторы. Они обеспечат связь с сервером или серверами, на которых работает SCADA.

Когда данные будут собраны и переданы в центр управления – может возникнуть необходимость в определенных действиях на подстанции, каком-либо энергетическом распределенном ресурсе или промежуточном переключающем устройстве. Для этого, к примеру, все ручные переключатели необходимо заменить автоматическими, что может оказаться весьма дорогостоящим, а также требовать периодического обесточивания тех или иных сегментов сети. Также потребуется установить сетевые соединения между всеми сегментами сети электрораспределения. Как правило, эти задачи решаются с помощью Ethernet-сети, и определенной комбинации Интернета, Интранета и облачных услуг. 

 

Улучшенное представление данных для эффективного анализа

SCADA-системы обеспечивают многочисленные преимущества, включая повышенную надежность, сокращенные расходы, улучшенную безопасность для персонала, более высокую удовлетворенность заказчиков и т.д. и т.п. Тревожные сообщения и мониторинг ситуации в режиме реального времени позволяют предотвратить превращение незначительных проблем в значительные. Стандартные протоколы, используемые в США в этой отрасли, такие как DNP3 и IEC-60870-5-104, позволяют SCADA-системам собирать информацию с точностью, необходимой для обнаружения причин неисправностей и минимизации простоев. Благодаря этому уменьшаются затраты времени на «выезды на места», а также, повышается безопасность сотрудников во время ликвидации причин отключения.

Рис.1. Динамические витрины данных позволяют принимать взвешенные и своевременные решения.

Современные SCADA-системы предлагают пользователям динамические витрины данных, консолидирующие архивную информацию с текущей, позволяя ответственным сотрудникам принимать осмысленные решения. Эти возможности помогают обнаруживать скрытые потери, и совершенно необходимы для измерения и поддержания параметров сети, если к ней подключены распределенные энергетические ресурсы. Интеграция с ERP-системами через реляционные базы данных SQL позволяет SCADA-системе сравнивать фактические показатели с целевыми в режиме реального времени, а также обеспечивать постоянный доступ к этой информации авторизованным пользователям – с помощью простого веб-браузера. Используя эти возможности, SCADA-система становится важным инструментом не только для ежедневной работы, но и принятия стратегических решений.

Преимущества внедрения SCADA-систем для электрораспределительных компаний:

• Повышение надежности благодаря автоматизации.
• Устранение необходимости ручного сбора данных.
• Тревожные сообщения и всеобъемлющий мониторинг позволяют операторам быстро определять источники проблем и устранять их.
• Автоматизация повышает безопасность персонала, так как помогает обнаруживать проблемные участки и устранять проблемы в автоматическом режиме.
• Операторы могут использовать мощные аналитические инструменты, чтобы определять тенденции и осуществлять предиктивную диагностику. Это повышает эффективность поточного ТО и позволяет идентифицировать участки, требующие улучшения.
• Исторические данные позволяют использовать разные формы представления данных для улучшения эффективности.

Об авторе:

Фабио Терезиньо (Fabio Terezinho) – Вице-президент по консалтингу и менеджер продуктов в InduSoft. Более 16 лет опыта работы в отрасли автоматизации, из них 13 – в InduSoft. У г-на Терезиньо одинаково большой опыт в разработке ПО и во внедрении приложений. 

 

Источник: http://ua.automation.com